氨基磺酸的性质_用途及生产方法_曾贤堂.pdf

专论与综述甘肃 化 工 19 9 7 年第 2期 氨基 磺 酸的性质 用途及 生产方法 曾贤堂 甘肃省化工研究院 兰州 73 20 摘要本 文介绍了氮基磺酸的性 质 用途和生产方法 指出氮基磺 酸 是一 种用途 广泛 大有开发 价值的精细化工产品 关键词 氛 基磺酸性质用途生产方法 1 前言 氨基磺酸 S u lf amiC A eid 又名磺酸胺 酸 分子式 NH多O 3 H 是一种重要的精细 化 工产品 国外于 19 36年实现工业化 生产 我 国七十年代开始研究 八十年代才 开始小 规 模生 产 目前生产厂家有上海硫酸厂 无锡 硫酸厂 河北省南皮县化工二厂等 全 国 氨 基磺酸年总产量仅 5o0 0 t 左右 远远满 足 不 了国 内市场需求 随着氨基磺酸的不断推 广应用 其应用领域将愈来愈广 目前 我省尚无氨基磺酸生 产厂家 中 国蓝星化学清洗总公司等许多公司 厂家 需 用的氨基磺酸均由外省调入 该产品市场供 应紧缺 价格昂贵 有待于大力开发 2 氨基磺酸的性质 氨基磺酸为 白色斜方形结晶体 不 挥 发 不 吸潮 无味无臭 可燃 低毒 干燥产品 的物理性质稳定 可以保持几年不变化 分 子量 9 7 0 9 比重 2 1 6 熔点 205 209 时开始分解 26 00 C 时分解成 50 2 50 N H ZO 及其它微量产物 氨基磺酸 的 生成热 一685 9kJ m o l 溶解热 1 9 0kJ m ol 2 1 溶解 度 氨基磺酸溶于水 液 氨 毗 陡 甲酸胺 微溶于丙 酮 甲醇 乙醇 不溶于烃类 二硫 化碳 乙醚 在水 中的溶解度随着硫酸或硫 酸盐量的增 加逐渐降低 在不同温度的水 中 的溶解度见表 1 表 1 温度 氨基磺酸在不同温度水 中的溶解度 C 溶解度 g 1009 己 b 门白OC J 廿q乙门 目 上门O八匕口 口d0JL L 工O L J1 10 以0 连 八 己1 1 八0OJQ 廿 宁 1八了 1111勺 自口勺Q 口 d dA J 生 0 1 02 0 3 04 05 0 的7 0 8 0 2 2 电离度 氨基磺酸的电离度很大 它 的酸性比甲 酸 磷酸 草酸强 可与硫酸 盐酸和硝 酸 相 提并论 有 固体硫酸 之称 2 5 时 氮基磺 酸的电离度见表 2 2 3 水解性 常温下 氨 基磺酸在水中是稳定 的 随 199 7 年第 2期 甘肃化工专论与综述 着温度的上升 它 才缓慢水解成硫酸氢钱 反应式为 表 3 氨基磺酸在水溶液 中的分解量 8 0 NH S0 3H H 0 一 NH 今H S O 但是 它的碱金属盐类在中性或碱性 表 2 浓度 M 1 32 1 7飞 1 128 1 156 1 512 1 1024 1 c o 氨基磺酸 的电离度 2 5 分子电离度 解离度 295 8 3 24 9 3 41 9 3 59 2 3 61 9 366 5 3 74 0 79 1 8 6 4 91 4 9 6 0 96 8 98 0 10 0 0 时时间h 不同浓 度下的水解程度 度 1 1 1 1 1肠溶液 液 10 溶液 液 30 溶液 液 1 1 1 1 14 54 4 47 75 5 57 85 5 5 2 2 2 2 29 07 7 715 7 7 715 14 4 4 3 3 3 3 31 3 29 9 928 28 8 821 98 8 8 4 4 4 4 41 6 86 6 634 2 7 7 727 49 9 9 5 5 5 5 520 21 1 139 51 1 127 79 9 9 6 6 6 6 624 18 8 843 6 6 6 637 4 9 9 9 7 7 7 7 72 7 29 9 9 9 9 9 9 2 4 腐饮性 氨基磺酸虽然是强酸 但其腐蚀性却很 皮肤与其长时间接触并无刺激 损害作 氨基磺酸对各种金属的腐蚀性见表 4 氨基磺酸 的用途 小用 3 溶液中 甚 至在沸点时也是稳定的 氨基磺 酸在8 0 水溶液中的分解量见表3 3 1 用作清洗剂 由于 NH Zs O 3 H的分 子上既有酸性的 表 4 氮基磺酸对各种金属的腐蚀性 酸酸酸钢钢不锈钢 钢 铸铁 铁 铜铜黄铜铜 青铜 铜 铅铅 铝铝锡板板 与与硫酸比比 1 2 6 6 61 10 0 01 3 2 2 21 1 5 5 51 1 5 5 51 4 0 0 01 0 6 6 61 0 6 6 61 8不 不 与与盐酸比比 1 4 2 2 2 极小 小 1 3 2 2 21 2 8 8 8 1 2 8 8 81 7 0 0 01 5 3 3 31 5 3 3 31 23 3 3 磺酸基 又有碱性的氨基 因此它具有一定 的还原能力和缓蚀能力 又氨基磺酸是一种 不挥发的固体无机酸 易于运输 贮藏 使用 和包装 所以使得氨基磺酸在工业清洗行业 得到广泛应用 它可以用来除掉铁 铜等金 属锈 也可以清除蒸发器 锅炉 热交换器 空调系统冷凝器 汽车水箱及家庭用热水器 的水垢 且 不会产生有毒或腐蚀性气体 还 可以用 于航海设备 食品及粮食加工设备 啤酒及 牛奶厂的设备 制糖工业设备的清 洗 也是干洗剂的组分 3 2 用作磺化剂 氨 基磺酸在有机合成反应 中被广泛用 作磺化剂 它与伯醇反应 可得 到 甲基硫酸和 胺 与酚 禁反应能 得到硫酸化苯 硫酸按 与一些高分子胺类以及脂肪酸酞胺等反应 可制得水溶性化合物 这些化合物被广泛用 作渗透剂 清洗剂 染色助剂等 3 3 制造阻燃剂 用 氨基磺酸与金属氧化物 氢氧化物及 碳酸盐可以制造一 系列的盐类 由于氨基磺 酸盐类受热分解能产生大量不燃性 的氮气 和 氨气 具有较好的阻燃效果 同时 还可对 纸张 纤维起柔软剂的作用 因此 氨基磺酸 可用于 纸张 纤维和木材的阻燃 3 4 合成甜味剂 精制级的氨基磺酸是生产甜味剂 环己 基胺基磺酸钠 的优良磺化剂 把环已胺磺 化得到环己基胺基磺酸按盐 再用氢氧化钠 处理就得环己基胺基磺酸钠 在此反应中 专论与综述 甘肃 化工 9 971 年第 2 期 用氨基磺酸作磺化剂比用氯磺酸及其金属 盐 无水硫酸 亚胺二磺酸钱等有利 日本 欧美和我国台湾均用 此法生产 3 5 树脂交联促进 剂 氨基磺酸及其按盐可作为树脂缩合和 交联的促进剂 在热塑性树脂成型粉末中添 加 0 1 一 2 的氨基磺酸按 其抗老 化性 能就有所改善 并能缩短成 型时 间 3 6 氛稳 定剂 氨基磺酸同次氯酸反应生成 N一氯代 氨基磺酸 在此化合物中氯仍是活泼的 但 比次氯酸更稳定 因此用氯作为 消毒剂 和 纤 维 纸浆的漂白剂 时 加 入氨基磺酸可起到 稳定 氯 提高其消毒和漂 白的持久性作用 3 7 除草剂 氨基磺酸可用来合 成多种具有 良好选 择性的除草剂 氨基磺酸按对杂草 丛林 树 墩和乔木是 一种非选择性枯死剂 对建立森 林防火带具有重要意义 3 8 脱峭剂 在制造染料 颜料 偶 氮化及印染过程 中 可用氨基磺酸消除亚硝酸盐 也可清除 烟草中的亚硝酸盐 在清除锅炉废水中的亚 硝酸盐时 可减少水 的消耗 缩短施工周 期 减少致癌物 的排放 其反应为 3 10 催化剂 氨基磺酸被广泛用作催化剂 诸如用于 异戊二烯聚合 氨基塑料预聚合 聚乙烯塑 料 脉醛树脂的生产 芳香醛氧化制竣酸 丁 烯二酸异构化 氯乙酸异丙醋合成 葱醒梭 酸制备葱酉 昆拨基胺等 3 1 1 其它方面的应用 氨基磺酸是水处理的杀 菌剂 农药中 间 体 亚 铁 氨基磺酸盐还可用 于 核燃料 的配 制 氨基磺酸是三氧化硫的稳定 剂 彩色照 相 中银盐 稳定剂及涂料 颜料和 pH 试纸的 原料 也 可作增湿剂 固化剂等 4 氨基磺酸的生产方法 氨 基磺酸 的生产 方法较多 有二 氧化硫 与轻胺为原料 的轻胺法 亚 硫酸或硫酸盐与 液氨 为原料的氨化法 尿素与氯磺酸 为原料 的氯磺酸 法 尿素 与发 烟硫酸 为原料 的尿素 法 氨 气与三氧化 硫在气相条件下反应的气 相 法 目前 氨基磺酸 的工业 生产大多采 用 尿素法 和气相法两种工艺路线 4 1 尿素法 将尿 素与过量发烟硫酸在液相进行磺 化反应 生成 氨基磺酸粗品 经过 滤 精制 干燥可得成品 反应式如下 N H SO 3H 十HNO 一 H ZSO N Z十 H O CO NH Z 50 3 一 N 玉I ZC ONHSO 3 H 上述反应在非常稀的酸性溶液中也能定量 进行 氨基磺酸亦 可用于煤气脱硝 和染料生 产中调节 pH 值 3 9 在电解电镀中的应用 氨基磺酸 的镍盐 钻盐 钙盐 二价铁 盐 铅盐在 电镀中使用具有 良好的性质 氨 基磺酸铅浴作为 铅精炼的电解浴是大有希 望的 它使用简单 公害问题少 正被考虑用 作新一代的酸 浴 在镀金 镀铝 的 阴极氧化 染色上 使用 氨 基磺酸及其盐 无论在光泽 上 还是在加工上都有许多优越性 NH CONH SO 3 H H ZS O 4 CO NH Z 2 50 3十 H 50 二 ZNH 50 H C O ZNH SO oH CO Z 工艺流程示意 图如下 今CO 尿素 发烟硫酸 一障 因一巨 噩 一 屡霆 一匡 夏一成品 尿素法反应温度低 常压操作 产 率高 设备简单 副产物可综合利 用 三废 少 是 一种值得 推广的方法 4 2 气相法 将气 态 的三氧化硫和氨气直接进行 反 1997 年第 2 期 甘肃化 工 专论与综述 应 生成亚氨 基二磺酸按 然后将其加入水和 硫酸 中进行水解反应生成氨基磺酸和硫酸 按 将氨基磺酸从母液中结晶析出 经分离 精制 干燥可得成品 反应式如下 3NH 3十 250 一 NH 50 3 NH H 50 生产原料简单易 得 且成本低廉 若按照尿 素法 在一般化工厂 特别是硫酸厂投资5 0 6 0万 元 建 成5 0 0 t a 的氨基磺酸生产 线 年获利 2 0 2 5万元 两年内可收回投 资 因此 大力开发氨基磺酸具有显著的经 济效益和社会效益 NH 503 ZN H H ZO 一 NH ZSO3H NH 250 工艺流程示 意图如下 参考文献 50 3 N H 3川气相反应 1 亚氨基二磺酸钱卜 1 2 H ZSO 令 令H O 一匡巫 夏 国 医夔 成品 寺硫按 气相法的最大优点是原料可循环利 用 利用率较高 不产生废酸 但在生产过程 中 原料的转化率低 操作条件苛刻 设 备材质 要求高 副产物较多 每生产 I t 氨 基磺酸 将有 8 g t 硫酸按 生成 而氨 基磺酸吸附 在反应器内壁需经常清理 使生产不能正常 运转 虽然产品纯度可达 5写 但是生 产 成本较高 若在工艺上有所突 破 将是很有 前途的工业生产路线 3 4 5 6 7 8 9 10 化工部科技情报研 究所 世界精细化工手 册 1 985 627 魏文德等 有机化工原料大全 中国化工学 会石油化工专业学会 1989 3 217 2 21 刘锦升 化学工程师 19 92 6 2 9 3 1 尹敏 广州化工 19 9 3 4 21 26 高 梯 高惠敏 尹长春 精细 石油 化工 198 8 2 41 4 6 刘景芬 广东化工 1 992 4 6 7 李 钟关 陈承波 俞 倩燕 福建化工 199 4 1 3 6 38 李宝瑛 徐德林 化学世界 1 99 2 5 2 1 一 2 1 3 姚志钢 湖南化工 19 91 2 33 35 陈焕章 安徽化工 19 96 4 13 15 5 结论 氨基磺酸应用范围广泛 市场畅销 其 8 19 94 127 153 3 Died示ehF N C界I叩ha ne s T h e R o yal s o eiety of Ch e mis t砂 Lo ndo n 1 991 V6g tl eF c S h r 0 d e r A A嗯 ew Ch em 199 1 103 5 82 Ca o D K olshon r H M eie r H T et rahe do r n L et t 1995 36 7069 7072 a C o D Kolsh o r n H M eie r H T eta r h e do r n L et t 1996 37 4 487 4490 l刁 卫 J 工I J 9 1 0n 尸卫 rLFL 上接第 2 3 页 1